Лекция №10. Инструментальные средства гис лекция №10. Инструментальные средства гис
| Вид материала | Лекция |
- Концепция тренажера уровня установки. Требования к тренажеру (лекция 3, стр. 2-5), 34.9kb.
- Учебная программа (Syllabus) Дисциплина «Инструментальные средства разработки программ», 374.12kb.
- Лекция №16. Применение гис по сфере использования гис не имеют себе равных. Они применяются, 429.39kb.
- Лекция №4. Модели данных > Лекция №4. Модели данных Вопросы организации данных в гис,, 462.87kb.
- Лекция №3. Организация данных в гис первым шагом к проекту гис является создание пространственной, 268.29kb.
- Учебная программа по дисциплине проектирование информационных систем суркова, 52.07kb.
- Программа дисциплины «Инструментальные средства моделирования сложных систем», 46.49kb.
- Лекция №7. Атрибутивная информация Лекция №7. Атрибутивные данные в гис, 283.92kb.
- Базовые инструментальные средства учебно-методического комплекса «основы электротехники», 39.05kb.
- Программы для интерпретации гис интегрированнaя система обработки данных гис "прайм", 103.04kb.
10.3.Инструментальная система Arc/Info
Интегрированный пакет Arc/Info - средство для разработки и эксплуатации ГИС широкого назначения. Он предназначен для создания геоинформационных систем и обеспечивает ввод, обработку, анализ данных и составление профессиональных карт. На основе цифрового моделирования она позволяет осуществлять векторно-топологическое моделирование, буферизацию объектов, анализ сетей, построение ЦММ и т.д. Предметная область системы - создание и ведение земельных, лесных, геологических и других кадастров.
Данная система проста в эксплуатации и позволяет работать независимо или в сети с большими системами. Пользователями Arc/Info могут быть специалисты широкого профиля. Cистема обеспечивает предназначена для разнообразных задач: картирование кадастра земель, собственности, расчет налогов, планирование мероприятий по землепользованию, оценка природных ресурсов, сооружение дорог, анализ преступности или демографических проблем, оптимизация прокладки транспортных путей, строительство сервисных центров, районирование территорий и др. Достаточно большой набор драйверов обусловливает большой выбор стандартных мониторов, дигитайзеров и плоттеров.
10.3.1.Первичный интерфейс пользователя
Arc/Info начинается с модуля Starter KIT, который является первичным интерфейсом пользователя и служит средством превращения компьютера в геоинформационную систему. Starter KIT содержит в себе средства конфигурирования персонального компьютера и графического оборудования, коммуникации и обмена данными с другими компьютерами, создания картографических покрытий, составления и редактирования таблиц сопряженных характеристик, а также средства вывода простейших карт на экран:
- систему цифрования (ADS - Arc Digitizing System) - для быстрого создания и редактирования карт;
- команды CLEAN и BUILD - для создания точечных, линейных и площадных объектов по данным координатного ввода;
- команды для создания таблиц сопряженных характеристик;
- систему Tables - для создания и работы с базами данных;
- систему ESRI Plot System - для вывода карт на экран, плоттеры и графические принтеры.
Модуль Starter KIT обеспечивает возможности распределенной обработки данных. Он задает режим, который позволяет компьютеру связываться с другими платформами для обмена данными, работающими в среде Arc/Info, например с рабочими станциями или мини-компьютерами, работающими под операционной системой UNIX. Так, покрытия, созданные на одном компьютере (сервере), могут быть переданы на рабочую станцию, обработаны там и затем возвращены обратно или переданы на другой компьютер (сервер).
Система ADS обладает полным набором средств цифрования для создания новых карт и редактирования имеющихся. При цифровании с использованием дигитайзера данные отображаются на графическом мониторе. Вы можете интерактивно редактировать элементы покрытий, выбирая их курсором на экране.
Команды CLEAN и BUILD в модуле Arc/Info Starter KIT используются для создания точечных, линейных и площадных объектов, а также таблиц сопряженных характеристик. Последние могут применяться для интеграции тематических данных и графических объектов. Помимо создания новых объектов команда CLEAN обеспечивает геометрический анализ покрытий, позволяющий автоматически устранять разные типы ошибок (висящие дуги, незамкнутые полигоны и т.д.), возникающие при цифровании. Кроме того, BUILD и CLEAN автоматически определяют пространственные взаимосвязи между различными объектами. Например, CLEAN и BUILD идентифицируют площадные объекты, примыкающие друг к другу или соединяющиеся линейные объекты. Такие взаимосвязи обеспечивают большое разнообразие новых аналитических возможностей, таких, как нахождение оптимальных маршрутов при движении по линейной сети независимо от того, улицы это, водотоки или телефонные линии.
10.3.2.Редактирование и обновление данных
Для интерактивного редактирования данных геоинформационных систем, обеспечивающего создание, обновление баз данных и вывод этих данных на графические устройства, в Arc/Info существует специальный графический редактор и редактор базы данных ArcEdit. Он в полной мере использует хорошо отработанные технологии обработки графических данных в САПР с мощной геоинформационной базой, позволяющие не только создавать высококачественные карты, но и организовать банк географических данных, с которым могут работать все прочие модули Arc/Info.
Он имеет режим одновременной обработки и редактирования графических, картографических и сопряженных характеристик. Редактор ArcEdit является объектно-ориентированным графическим редактором. Он позволяет передвигать, копировать, добавлять, удалять или менять очертания точечных, линейных, площадных объектов или надписи на карте. Каждый отдельный узел ломаной может быть передвинут, удален или добавлен. Очертания линий можно менять или сглаживать сплайн-функциями. Надписи на картах с использованием пропорциональных шрифтов масштабируются и направляются по прямой под любым углом или вдоль линейного объекта с любым отступом от заданной точки.
Для каждого объекта в ArcEdit могут быть созданы или изменены сопряженные табличные характеристики (таблицы атрибутов). Эти характеристики можно обобщать, рассчитывать их новые значения или вводить и уточнять заданные с использованием удобных форм. Редактор ArcEdit обладает эффективными средствами создания картографических покрытий, проверки и корректировки ошибок. Он может применяться для создания дополнительных графических элементов с целью составления карт высокого качества с использованием модуля ArcPlot.
10.3.3.Обмен данными
Программа Data Conversion обеспечивает преобразование данных формата Arc/Info во множество других форматов географических данных и обратно, что позволяет интегрировать в ГИС данные из самых различных источников, включая растровые и векторные форматы.
Векторные форматы данных, поддерживаемые Data Conversion, включают в себя набор форматов: Initial Graphics Exchange Specificaton (IGES), AutoCAD Drawing Exchange Format (DXF), U.S. Bureau of the Genus GBF/DIME.
Точечные, линейные и полигональные покрытия Arc/Info могут быть преобразованы в сеточные форматы, совместимые с Grid/GridTopo программными модулями ESRI (работающими в среде версии Arc/Info для мини-компьютеров и рабочих станций), системой обработки изображений ERDAS и системой EPPL-7.
Программа Data Conversion позволяет конвертировать один растровый формат в другой. Таким образом, данные, полученные в одной растровой системе, могут быть непосредственно преобразованы в форматы, совместимые с другой растровой системой.
Эта программа обеспечивает конвертацию форматов Arc/Info в форматы других автоматизированных систем и обратно.
10.3.4.База данных
В состав Arc/Info включены полная реляционная база данных и язык программирования четвертого поколения для обработки табличной информации. Процедуры базы данных позволяют осуществлять манипулирование данными, включая ввод, обработку и анализ данных, арифметические и логические операции, и подготовку итоговых документов.
Табличные данные, характеризующие объекты покрытий в системе Arc/Info, хранятся в формате dBase. Реляционная модель базы данных позволяет создавать сложные таблицы, входящие одна в другую. Одновременно может быть связано между собой до десяти таблиц сопряженных признаков, что дает возможность использовать до 4000 знаков для описания каждого картографического объекта. При этом применяется разделенная технология работы. Так, для создания объектов картографических покрытий используются средства Arc/Info, а для анализа табличных сопряженных данных - dBase.
Средства пространственного и логического анализа Arc/Info позволяют с использованием СУБД dBase решать различные прикладные задачи:
- идентификация всех частных владений в заданных пределах от данного участка;
- распечатка почтовых наклеек всем владельцам выбранных объектов;
- оценка лесных ресурсов и ожидаемый выход деловой древесины определенного типа на данном участке за определенный промежуток времени;
- расчет налогов для землепользователей по налоговым ставкам.
10.3.5.Специализированный интерфейс анализа геоинформации
В отличие от графического редактора ArcEdit, который во многом повторяет известные методы редактирования пакетов в САПР и даже во многом уступает им, в ГИС должен быть встроен специализированный интерфейс для работы с графическими данными. В Arc/Info такой интерфейс создается с помощью пакетов Overlay и Network.
Пакет Overlay. Он обеспечивает средства анализа и использования географической информации, включая взаимное наложение полигональных, точечных и линейных покрытий, создание буферных зон, объединение полигонов и ряд других функций, основанных на пространственной и топологической взаимосвязи данных.
Overlay предоставляет разнообразные средства обработки и анализа географической информации. Шесть оверлейных команд, каждая из которых выполняет определенную функцию, обеспечивают максимальную гибкость пространственного анализа. Это команды: CLIP, ERASE, IDENTITY, INTERSECT, UNION и UPDATE. При наложении картографических покрытий в результате пересечений границ полигонов образуется новый набор объектов покрытия. Характеристики новых полигонов определяются характеристиками исходных, что создает новые пространственные и признаковые взаимосвязи данных.
Для табличного анализа данных, полученных с использованием пакета Overlay, можно использовать dBase-совместимую систему хранения и анализа данных. Так, можно классифицировать участки территории для выбора оптимальных мест строительства объектов жилых домов, основываясь на таких критериях, как характеристики грунтов, уклоны, близость к зонам затопления и т.п. Можно также соединить сетку административных районов, коммуникационные линии, зоны затопления, статистику преступности и другую информацию о городской среде для каждодневного анализа различных аспектов жизни большого города.
В пакете Overlay содержится команда BUFFER для создания буферных зон, т. е. зон, границы которых удалены на известное расстояние от любого объекта на карте. Буферные зоны различной ширины могут быть созданы вокруг выбранных объектов на базе таблиц сопряженных характеристик.
Например, ширина лесных защитных полос вдоль дорог или водотоков может автоматически задаваться в соответствии с классом дорог или расходом водотока. Пакет Overlay позволяет автоматически объединять друг с другом буферные зоны, удаляя лишние внутренние границы. Он обеспечивает пользователя средствами обработки разноплановых источников информации. В пакете Overlay содержатся группа команд MAPJOIN для соединения смежных листов карты в единое картографическое покрытие и команда SPLIT для разбиения большого покрытия на более мелкие.
Команды DISSOLVE и ELIMINATE позволяют объединять выбранные полигоны в одном картографическом покрытии для создания новых полигональных объектов. В частности, команда ELIMINATE может использоваться для удаления внутренних фрагментарных полигонов, возникающих при наложении двух карт.
Команда RESELECT дает возможность выбирать объекты картографических покрытий в соответствии с пространственными или логическими критериями, заданными пользователем новых полигональных объектов.
Команда INTERSECT соединяет две карты, оставляя только общие для обеих карт участки.
Команда CLIP удаляет все объекты, которые оказываются за пределами указанных пользователем границ.
Команда SPLIT разбивает картографические покрытия на покрытия меньшего размера.
Пакет Network. Это аналитическое средство для моделирования реальных сетей, таких, как улицы, водотоки, телефонные линии и линии электросвязи, для поиска объектов по его адресу (например, привязка табличных данных к географическим объектам с использованием файлов формата TIGER). Пакет обеспечивает выполнение двух основных категорий функций: анализ географических сетей и поиск объекта по его адресу.
Пакет Network позволяет рассчитывать оптимальные маршруты движения транспорта, места размещения объектов, оптимизировать районирование. Точность моделирования реальных сетей при использовании пакета высока, так как различная информация типа направления и стоимости передвижения или перемещения грузов может храниться в таблицах сопряженных характеристик для каждой линии в сети. Анализ сетей включает в себя три функции: поиск путей, аллокацию и районирование.
Поиск путей обеспечивает оптимизацию перемещения ресурсов по сети, например помогает выбирать альтернативные маршруты движения машин аварийных служб в периоды максимальной загруженности транспортных магистралей.
Аллокация позволяет отыскать ближайшие центры (минимальную стоимость перемещения) для каждой точки сети в целях оптимизации функционирования последней. Например, аллокация может использоваться при поиске ближайшей станции пожарной охраны для каждой улицы или ближайшей школы для каждого конкретного школьника.
Районирование включает .в себя группирование участков, ограниченных элементами сети, например городских кварталов, ограниченных улицами. Это средство ценно при планировании. Так, районирование может использоваться для определения границ участков доставки газет.
Если организация использует информацию, содержащую уличную адресацию, то применение средств Network позволяет определить характеристики объекта по его адресу. Система геокодировки дает возможность соединить табличные данные адресных файлов с географическим положением объектов в форматах ЕТАК, TIGER или Arc/Info.
Пакет Network полностью поддерживает выполнение таких прикладных задач, как маркетинговые исследования, оптимизация размещения сервисных центров по адресам клиентов, компоновка списков расселения, распределение детей по школам, направление машин аварийных служб, картографирование мест совершения преступлений и др.
Успешный анализ сетей возможен только при наличии качественных обобщенных моделей сетей и движения потоков по ним. Структура данных системы Arc/Info, средства анализа и отображения, содержащиеся в пакете Network, обеспечивают такую возможность.
ARCPLOT - модуль, запросы к картографической и тематической базе данных.
TABLES - модуль для создания тематической базы данных в формате DBF.
Особенностью системы Arc/Info является то, что она может работать монопольно или в качестве терминала сети.
ARC/INFO - это векторная система и предполагает основной ввод с дигитайзера. Однако имеются средства приема отсканированного изображения в растровом формате для последующей векторизации. (имеется встроенный векторизатор, который использует растровые форматы TIFF, GRID).Существует и обратная процедура перевода вектора в растр. Имеется возможность полноценной работы с материалами аэрофотоснимков, и не только в качестве подложки. Можно использовать одновременно растровые и векторные форматы. Формат внутренних графических файлов ARC/INFO является закрытым.
ARC/INFO имеет язык SML, который позволяет создавать программы из команд ARC. Особенно удобно, если выполняются одни и те же команды. SML файлы - это обычные текстовые файлы и выполняются командой &Run.
Далее рассмотрим ГИС настольного типа.